專(zhuān)利名稱(chēng)：金屬鋁鋅復(fù)合低碳鋁碳滑板及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煉鋼連鑄用耐火材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種控制鋼水流量的金屬鋁鋅復(fù)合低碳鋁碳滑板及制備方法。
背景技術(shù)：
隨著煉鋼連鑄新技術(shù)的不斷推廣和應(yīng)用及一些品種鋼的開(kāi)發(fā)，如高氧鋼、鈣處理鋼、潔凈鋼等，滑板在使用過(guò)程中，受到強(qiáng)烈的熱沖擊、高溫鋼水的沖刷磨損，環(huán)境介質(zhì)的侵蝕以及更大的溫度波動(dòng)，滑板的工作環(huán)境更為惡劣。目前連鑄常用的鋁碳質(zhì)和鋁鋯碳質(zhì)滑板，均不同程度存在裂紋、拉毛和氧化，影響使用壽命的進(jìn)一步提高，從而不能更好適應(yīng)連鑄新技術(shù)的要求。并且鋁碳質(zhì)和鋁鋯碳質(zhì)滑板采用高溫?zé)晒に嚕茉聪妮^多，環(huán)境污染嚴(yán)重。近年來(lái)采用“金屬?gòu)?fù)合原位生成非氧化物結(jié)合”的工藝為高性能滑板的制備開(kāi)辟一條新途徑，即在低碳滑板材料中引入適量金屬，采用不燒或低溫處理工藝，使金屬在高溫應(yīng)用過(guò)程中原位生成非氧化物陶瓷結(jié)合相，從而使材料具有優(yōu)良的高溫機(jī)械性能、抗氧化性和抗侵蝕性等。如“金屬Al-Si復(fù)合不燒鋁碳滑板材料的熱機(jī)械性能及顯微結(jié)構(gòu)”(岳衛(wèi)東，聶洪波，鐘香崇等；耐火材料，2006,40(3) :177-180)報(bào)道加入的金屬Al和Si發(fā)生碳化和氮化等反應(yīng)原位生成了非氧化物增強(qiáng)相，材料具有較高的高溫強(qiáng)度和優(yōu)良的抗熱震性。但金屬Al-Si復(fù)合不燒鋁碳滑板材料從300°C到Al出現(xiàn)金屬結(jié)合強(qiáng)度的 300-700°C的中溫區(qū)域，由于樹(shù)脂分解、氧化致使滑板中溫強(qiáng)度明顯降低，并在600°C左右產(chǎn)生強(qiáng)度低谷，從而使滑板在使用時(shí)滑動(dòng)面易拉毛、拉斷、鑄孔不耐沖刷等，進(jìn)而限制了其在大型鋼包的應(yīng)用。因此金屬?gòu)?fù)合不燒滑板的中溫強(qiáng)度和高溫使用性能有待進(jìn)一步提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有良好中溫強(qiáng)度和高溫強(qiáng)度、抗熱震性、抗氧化性以及抗渣性的金屬鋁鋅復(fù)合低碳鋁碳滑板。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種金屬鋁鋅復(fù)合低碳鋁碳滑板的方法，該方法節(jié)能、環(huán)保、生產(chǎn)成本低。本發(fā)明的技術(shù)方案是以下述方式實(shí)現(xiàn)的
一種金屬鋁鋅復(fù)合低碳鋁碳滑板，它是將原料經(jīng)混練、困料、成型，在150 300°C溫度下熱處理，然后進(jìn)行浸油、干餾、清砂、打箍、磨制、粘殼、涂面工序制成；其原料是以下述各重量比配制78 82wt%的剛玉、3 15wt%的鋁鋅金屬?gòu)?fù)合粉、5_8wt%的活性氧化鋁微粉、 2 碳、含硼添加劑0 5wt%混合，外加4 4. 5wt%的有機(jī)結(jié)合劑。本發(fā)明的技術(shù)方案還可以下述方式實(shí)現(xiàn)的
一種金屬鋁鋅復(fù)合低碳鋁碳滑板，它是將原料經(jīng)混練、困料、成型，在260 300°C溫度下熱處理，然后進(jìn)行浸油、干餾、清砂、打箍、磨制、粘殼、涂面工序制成；其原料是以下述各重量比配制78 82wt%的剛玉、8. 5 15wt%的鋁鋅金屬?gòu)?fù)合粉、5_8wt%的活性氧化鋁微粉、2 4wt%碳、含硼添加劑2. 5 5wt%混合，外加4 4. 5wt%的有機(jī)結(jié)合劑。本發(fā)明的技術(shù)方案還可以下述方式實(shí)現(xiàn)的一種金屬鋁鋅復(fù)合低碳鋁碳滑板，它是將原料經(jīng)混練、困料、成型，在150 275°C溫度下熱處理，然后進(jìn)行浸油、干餾、清砂、打箍、磨制、粘殼、涂面工序制成；其原料是以下述各重量比配制78 82wt%的剛玉、8. 5 15wt%的鋁鋅金屬?gòu)?fù)合粉、5_8wt%的活性氧化鋁微粉、2 4wt%碳、含硼添加劑2. 5 5wt%混合，外加4 4. 5wt%的有機(jī)結(jié)合劑。所述的剛玉為白剛玉、致密剛玉、板狀剛玉中的一種或幾種，臨界粒徑為3mm。所述的碳為樹(shù)脂碳、石墨、碳黑中的一種或幾種。所述的含硼添加劑為碳化硼、氮化硼、硼化鋯中的一種或幾種，粒度小于0. 044mm。一種金屬鋁鋅復(fù)合低碳鋁碳滑板的制備方法，將78 82wt%的剛玉、3 15wt%的鋁鋅金屬?gòu)?fù)合粉、5_8wt%的活性氧化鋁微粉、2 4wt%碳、含硼添加劑0 5wt%混合，外加 4 4. 5wt%的有機(jī)結(jié)合劑，經(jīng)混練、困料、成型，在150 300°C溫度下熱處理，然后進(jìn)行浸油、干餾、清砂、打箍、磨制、粘殼、涂面工序制做成金屬鋁鋅復(fù)合低碳滑板。所述的鋁鋅金屬?gòu)?fù)合粉配比為8. 5 15wt%。所述的含硼添加劑2. 5 5wt%。所述的熱處理溫度還可以是150 275V。所述的熱處理溫度還可以是洸0 300°C。其中剛玉為白剛玉、致密剛玉、板狀剛玉中的一種或幾種，臨界粒徑為3mm;其中的碳為樹(shù)脂碳、石墨、碳黑中的一種或幾種；含硼添加劑為碳化硼、氮化硼、硼化鋯中的一種或幾種，粒度小于0. 044mm。采用以上技術(shù)方案，利用金屬Al、Zn良好的塑性來(lái)提高滑板磚的成型致密度，利用金屬Α1、&ι低熔點(diǎn)，分別為660°C和419°C的特點(diǎn)，在較低溫度下形成金屬結(jié)合，并促進(jìn)燒結(jié)，進(jìn)而彌補(bǔ)因樹(shù)脂揮發(fā)而引起的強(qiáng)度降低。金屬Si還具有較低的沸點(diǎn)907°c，ai高溫下?lián)]發(fā)成氣相，活性進(jìn)一步提高，氣相傳質(zhì)速度快，材料內(nèi)的活性點(diǎn)密度增加，可促進(jìn)Al與C、 CO和隊(duì)原位反應(yīng)生成Al4C3和AlN等非氧化物增強(qiáng)相。Al、Zn在氧化條件下先生成Al2O3 和aio，并進(jìn)一步反應(yīng)生成鋅鋁尖晶石，并形成鋅鋁尖晶石致密層，有效阻礙氧氣向材料內(nèi)部擴(kuò)散，提高滑板的抗氧化性。本發(fā)明的積極效果是
1本發(fā)明具有碳含量低的特點(diǎn)，目前的鋁碳、鋁鋯碳等滑板總碳含量10-14%，金屬 Al/Zn復(fù)合低碳Al2O3-C滑板的碳含量降到4%，降低了 8_10%，尤其適合于低碳鋼品種鋼的澆鑄。2本發(fā)明利用金屬鋁、鋅的低熔點(diǎn)分別為660°C和419°C的特點(diǎn)，使該產(chǎn)品采用了不燒工藝，能有效節(jié)約能源，節(jié)省基建投資，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短生產(chǎn)周期。3本發(fā)明由于利用金屬Al在高溫時(shí)能與C、C0和N2原位反應(yīng)生成非氧化物Al4C3 和AlN且Si對(duì)Al反應(yīng)生成非氧化物具有促進(jìn)作用，且非氧化物對(duì)材料具有強(qiáng)化韌化作用， 從而提高滑板磚的高溫力學(xué)性能，并保持了較高的抗熱震性。4本發(fā)明由于Al、Si氧化后形成鋅鋁尖晶石致密層，顯著提高制品的抗氧化性，有效減少滑板在使用中被氧化而被拉毛及熱裂紋現(xiàn)象的發(fā)生，從而顯著提高使用壽命。5本發(fā)明由于具有優(yōu)良的抗熱震性能，較高的熱態(tài)強(qiáng)度，從而能更好適應(yīng)鋼種的變化，抑制鋼液的侵蝕、沖刷和滲透，更好適應(yīng)鋼鐵連鑄向長(zhǎng)壽、高效方向的發(fā)展，具有良好的社會(huì)效益。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明 實(shí)施例1
一種金屬鋁鋅復(fù)合低碳鋁碳滑板不燒磚的制備方法，按重量百分比，其原料組成為白剛玉25wt%、致密剛玉36 wt%、板狀剛玉17 wt%、Al粉4. 5 wt%、Si粉0. 5 wt%、活性氧化鋁微粉 10 wt%、石墨 1 wt%、炭黑 1 wt%, B4C 2 wt%, ZrB2 2 wt%、CaB6 1 wt%，外加 4 4. 5 wt%。1)先將粒度小于0.044mm、純度大于98. 5%的金屬鋁粉和粒度小于0.040mm、 純度大于99. 5%的金屬鋅粉混合均勻，然后將剛玉細(xì)粉、活性氧化鋁微粉、石墨、炭黑、B4C, ZrB2和CaB6混合均勻，再加入事先混合的金屬鋁、鋅復(fù)合粉，在雙錐攪拌機(jī)中拌制成混合粉；
2)分別取3-0mm的白剛玉顆粒、3_0mm的致密剛玉顆粒和3_0mm板狀剛玉顆粒進(jìn)行攪拌混合，另取4 4. 5wt%樹(shù)脂，先加入2/3，使其與板狀剛玉顆粒充分混合，將顆粒充分包裹，然后再加入上述事先拌制的混合粉及剩余1/3樹(shù)脂進(jìn)一步充分混合；
3)將上述混合好的料進(jìn)行M 30h困料，壓制成型、150°C干燥Mh，進(jìn)行鉆孔，再進(jìn)行 100 120°C干燥他排除鉆孔水分，然后進(jìn)行浸油、干餾、清砂、打箍、磨制、粘殼、涂面工序制成金屬鋁鋅復(fù)合低碳鋁碳滑板磚。其中干燥工藝要求如下
權(quán)利要求
1.一種金屬鋁鋅復(fù)合低碳鋁碳滑板，它是將原料經(jīng)混煉、困料、成型，在150 300°C溫度下熱處理，然后進(jìn)行浸油、干餾、清砂、打箍、磨制、粘殼、涂面工序制成；其原料是以下述各重量比配制78 82wt%的剛玉、3 15wt%的鋁鋅金屬?gòu)?fù)合粉、5_8wt%的活性氧化鋁微粉、2 碳、含硼添加劑0 5wt%混合，外加4 4. 5wt%的有機(jī)結(jié)合劑。
2.一種金屬鋁鋅復(fù)合低碳鋁碳滑板，它是將原料經(jīng)混煉、困料、成型，在150 175°C溫度下熱處理，然后進(jìn)行浸油、干餾、清砂、打箍、磨制、粘殼、涂面工序制成；其原料是以下述各重量比配制78 82wt%的剛玉、8. 5 15wt%的鋁鋅金屬?gòu)?fù)合粉、5_8wt%的活性氧化鋁微粉、2 碳、含硼添加劑2. 5 5wt%混合，外加4 4. 5wt%的有機(jī)結(jié)合劑。
3.一種金屬鋁鋅復(fù)合低碳鋁碳滑板，它是將原料經(jīng)混煉、困料、成型，在260 300°C溫度下熱處理，然后進(jìn)行浸油、干餾、清砂、打箍、磨制、粘殼、涂面工序制成；其原料是以下述各重量比配制78 82wt%的剛玉、8. 5 15wt%的鋁鋅金屬?gòu)?fù)合粉、5_8wt%的活性氧化鋁微粉、2 碳、含硼添加劑2. 5 5wt%混合，外加4 4. 5wt%的有機(jī)結(jié)合劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3任一所述的金屬鋁鋅復(fù)合低碳鋁碳滑板，其特征在于所述的碳為樹(shù)脂碳、石墨、碳黑中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3任一所述的金屬鋁鋅復(fù)合低碳鋁碳滑板，其特特征在于所述的含硼添加劑為碳化硼、氮化硼、硼化鋯中的一種或幾種，粒度小于0. 044mm ；所得產(chǎn)品的顯氣孔率為4. 2%、常溫耐壓強(qiáng)度176MPa、高溫抗折強(qiáng)度52MPa。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3任一所述的金屬鋁鋅復(fù)合低碳鋁碳滑板，其特征在于所述的剛玉為白剛玉、致密剛玉、板狀剛玉中的一種或幾種，臨界粒徑為3mm。
7.一種金屬鋁鋅復(fù)合低碳鋁碳滑板的制備方法，將78 82wt%的剛玉、3 15wt%的鋁鋅金屬?gòu)?fù)合粉、5_8wt%的活性氧化鋁微粉、2 4wt%碳、含硼添加劑0 5wt%混合，外加 4 4. 5wt%的有機(jī)結(jié)合劑，經(jīng)混煉、困料、成型，在150 300°C溫度下熱處理，然后進(jìn)行浸油、干餾、清砂、打箍、磨制、粘殼、涂面工序制做成金屬鋁鋅復(fù)合低碳滑板。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的金屬鋁鋅復(fù)合低碳鋁碳滑板，其特征在于所述的鋁鋅金屬?gòu)?fù)合粉配比為8. 5 15wt%0
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的金屬鋁鋅復(fù)合低碳鋁碳滑板，其特征在于所述的含硼添加劑 2. 5 5wt%。
10.根據(jù)權(quán)利要求7、8、9所述的金屬鋁鋅復(fù)合低碳鋁碳滑板，其特征在于所述的熱處理溫度為150 175°C或 300°C。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種金屬鋁鋅復(fù)合低碳鋁碳滑板，它是將原料經(jīng)混煉、困料、成型，在150～300℃溫度下熱處理，然后進(jìn)行浸油、干餾、清砂、打箍、磨制、粘殼、涂面工序制成；其原料是以下述各重量比配制78～82wt%的剛玉、3～15wt%的鋁鋅金屬?gòu)?fù)合粉、5-8wt%的活性氧化鋁微粉、2～4wt%碳、含硼添加劑0～5wt%混合，外加4～4.5wt%的有機(jī)結(jié)合劑。本金屬鋁鋅復(fù)合低碳鋁碳滑板具有優(yōu)良的抗熱震性能，較高的熱態(tài)強(qiáng)度，從而能更好適應(yīng)鋼種的變化，抑制鋼液的侵蝕、沖刷和滲透，更好適應(yīng)鋼鐵連鑄向長(zhǎng)壽、高效方向的發(fā)展。
文檔編號(hào)B22D41/32GK102441663SQ20111025836
公開(kāi)日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月2日
發(fā)明者劉新紅, 葉方保, 張磊, 謝娟娟, 鐘香崇 申請(qǐng)人:鄭州大學(xué)